روبوت تسيطر عليها الحشرات: منصة موبايل روبوت لتقييم الرائحة تتبع القدرة من الحشرات

الهدف العام من هذه التجربة هو تقييم قدرة تتبع الرائحة للحشرة المستخدمة كوحدة تحكم في روبوت متنقل. يمكن أن تعالج هذه الطريقة التحديات الرئيسية في مجال المسعفين الحيويين ، مثل كيفية استخدام الحشرات في الملاحة الروبوتية المتنقلة المقلدة الحيوية. الميزة الرئيسية لهذه التقنية هي أنه يمكننا استخدام حشرة مباشرة كوحدة تحكم في روبوت متحرك وتقييم قدرتها على العثور على مصدر للرائحة.

تمتد الآثار المترتبة على هذه التقنية نحو فهم الآليات البيولوجية الكامنة وراء السلوكيات الأخرى لأن الباحثين يمكنهم تغيير العلاقة الحسية الحركية للحشرة الموجودة على متن الطائرة عن طريق التلاعب الآلي. لبدء التجربة ، اختر أولا عثة حرير بالغة تتراوح أعمارها بين يومين وثمانية أيام. قم بإزالة جميع القشور الموجودة على الميزونوتوم برفق باستخدام قطعة من المناديل المبللة أو قطعة قطن لكشف البشرة.

الصق مادة لاصقة على شريط البلاستيك في نهاية المرفق. بعد ذلك ، قم بلصق بعض المواد اللاصقة على سطح الميزونوتوم المكشوف ، مع الحرص على عدم لمس مفصلة الجناح أو تيجولا الجناح الأمامي. انتظر لمدة خمس إلى عشر دقائق حتى تختفي المادة اللاصقة لزجة.

اربط متوسط العثة بالمرفق. حافظ على العثة مربوطة عن طريق تثبيت المرفق بحامل. ضع قطعة من الورق تحت أرجل العثة للسماح لها بالراحة.

اغسل سطح كرة البوليسترين البيضاء الموسعة بالماء لإزالة أي إشارات شمية أو بصرية محتملة. ثم قم بتشغيل المروحة التي تزود جهاز المشي بالهواء. يجب أن تطفو الكرة حوالي ملليمترين فوق قاع الكوب.

باستخدام المسمار ، قم بتوصيل السلك النحاسي لمرفق العثة بالتركيبات الموجودة في قمرة القيادة للروبوت. تأكد من وضع العثة مع زوج الساق الوسطى في وسط الكرة. مع الحفاظ على ارتفاع الكرة كما هو ، اضبط الوضع الرأسي للمرفق لتمكين العثة من المشي بشكل طبيعي على الكرة.

إذا رغبت في ذلك ، قم بإجراء تحفيز الفرمون الجنسي للعثة المربوطة للتحقق من سلوكها في المشي. يعد التحقق من سلوك المشي للعثة المربوطة أمرا بالغ الأهمية في الوضع الرأسي المناسب للعثة مع سلوكها غير المنتظم أو سلوك القراءة البصرية الحسية. كلاهما يؤثر بشكل مباشر على حركة الروبوت الناتجة.

قم بتشغيل هواء نفق الرياح من نوع سحب الهواء واضبط سرعة الرياح على 0.7 متر في الثانية. تأكد من أن درجة الحرارة أعلى من 20 درجة مئوية. اضبط الرائحة في وسط موضع الرياح المتقاطعة و 25 سم في اتجاه الريح من لوحة شبكية.

قم بتشغيل لوحة التحكم الدقيقة للروبوت وقم بإنشاء اتصال تسلسلي بجهاز كمبيوتر عبر البلوتوث. قم بتشغيل واجهة برنامج BioSignal بين الكمبيوتر والروبوت. انقر فوق الزر حول الجهاز لتأكيد الاتصال عن طريق إرسال أمر إلى الروبوت عبر منفذ COM المحدد ، ثم تحقق من إرجاع رسالة من الروبوت.

انقر فوق الزر "محو الذاكرة" لإزالة أي بيانات حركة سابقة في ذاكرة الفلاش المدمجة. ثم اضغط على زر drivemode1 "لإرسال مكاسب المحرك الافتراضية إلى الروبوت. انقر فوق "لا تقود" لإرسال الأمر إلى الروبوت لشل الحركة حتى تبدأ التجربة.

ضع الروبوت في وضع البداية على بعد 60 سم من مصدر الرائحة. قم بتشغيل المفتاح إلى لوحة تشغيل المحرك. بعد ذلك ، اضغط على زر التسجيل في كاميرا الفيديو لبدء التقاط الفيديو.

انقر فوق الزر "بدء التسجيل" لإرسال أمر بدء التشغيل الذي سيبدأ الروبوت ويبدأ في نفس الوقت تسجيل دوران الكرة إلى ذاكرة الفلاش المدمجة. يجب أن يبدأ الروبوت في التحرك وتتبع عمود الرائحة. عندما يقوم الروبوت بتوطين مصدر الرائحة أو لا يتم توطينه في غضون أربع دقائق ، انقر فوق أزرار إيقاف التسجيل "ولا تقود" لإرسال أوامر لإيقاف كل من الروبوت والتسجيل.

أخيرا ، اضغط على زر التسجيل في كاميرا الفيديو لإيقاف التقاط الفيديو. يمكن أيضا تعديل سرعة الدوران والتحويل للروبوت للتحقيق في المهارات التعويضية للحشرة. لاختبار تأثير مكاسب المحرك غير المتماثلة ، حدد أولا مكاسب الدوران عن طريق تحرير ملف المعلمات في محرر النصوص.

في برنامج BioSignal ، انقر فوق setparam2 "لقراءة التكوين المحرر. ثم انقر فوق drivemode2 "لإرسال هذه المكاسب التي تم التلاعب بها إلى الروبوت. لمعالجة المدخلات الشمية ، قم بتغيير الفجوة بين أطراف أنبوب الشفط.

أو اقلب مواقعها لتغيير تركيز الرائحة الذي يتم توصيله إلى كل هوائي. أخيرا ، يمكن تعديل المدخلات المرئية عن طريق تغطية المظلة بورق أبيض لحجب 150 درجة و 90 درجة من المجال البصري الأفقي والرأسي للعثة الموجودة على متن الطائرة على التوالي. تظهر هنا مقارنة سلوكيات تتبع الرائحة بين العث الذي يمشي بحرية والروبوت الذي تتحكم فيه الحشرات.

في ظل نفس ظروف الرائحة ، سجلت كل من عث المشي والروبوتات معدلات نجاح بنسبة 100٪ على الرغم من أن الروبوت أظهر مسارات أوسع مقارنة بعثة المشي ، لم يكن هناك فرق كبير في الوقت لتوطين الرائحة. يعد نظام توصيل الرائحة ضروريا لتزويد تدفق الرائحة إلى هوائيات العثة المرتفعة. بدون هذا النظام ، لم يستطع الروبوت التوجه نحو مصدر الرائحة واستمر في الدوران حتى توقف.

تم تقييم فعالية المدخلات الشمية الثنائية لتتبع الرائحة عن طريق تغيير موضع أطراف الأنبوب. بالمقارنة مع فجوة الأنبوب العريض القياسية للتحكم ، تم التلاعب بالروبوتات للحصول إما على فجوة أنبوبية ضيقة أو فجوة أنبوبية عريضة مقلوبة أو خرج محرك مقلوب. حقق الروبوت نجاحا بنسبة 100٪ مع كل من ظروف عرض الفجوة ، مع عدم وجود فرق كبير في الوقت اللازم للتوطين.

على العكس من ذلك ، أدى انعكاس أطراف الأنبوب إلى توسيع المسارات وزيادة الوقت اللازم للتوطين ، وإن لم يكن بشكل كبير. أخيرا ، في حالة المحرك المقلوب ، كانت الروبوتات تدور بشكل مستمر ، مما أدى إلى إطالة وقت التوطين بشكل كبير. بمجرد إتقانها ، يمكن تنفيذ عثة الحرير في قمرة القيادة المنخفضة في غضون عشر دقائق إذا تم إجراؤها بشكل صحيح.

أثناء محاولة هذا الإجراء ، من المهم أن تتذكر التعامل برفق مع عثة الحرير طوال العملية لتجنب التلف غير الضروري. باتباع هذا الإجراء ، يمكن إجراء التجربة طويلة الأمد من أجل الإجابة على أسئلة إضافية تتعلق بالآليات الكامنة وراء السلوكيات التكيفية ، مثل ما إذا كان بإمكان الحشرات تعلم قيادة الجسم الآلي الذي تم التلاعب به. بعد تطويرها ، مهدت هذه التقنية الطريق للباحثين في مجال علم الأعصاب والروبوتات لاستكشاف آليات السلوكيات التكيفية والتطبيق على التحكم في الروبوتات المستقلة.